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寻找新的物质状态 建立量子自旋液体的存在

时间:2020-04-24 13:01:48 | 来源:

阿肯色大学物理学家最近的发现可以帮助研究人员确定量子自旋液体的存在,这是一种新的物质状态。自从1970年代首次提出以来,它们一直是一个谜。如果被证明存在,那么量子自旋液体将朝着更快,下一代量子计算迈出一步。

科学家将注意力集中在所谓的Kitaev型旋转液体上,并以此命名,以纪念最早提出该技术的俄罗斯科学家Alexei Kitaev。特别是,他们已经广泛研究了两种材料-RuCl3和Na2IrO-作为此类材料的候选材料。两者都有小的量子自旋数。

物理学系的研究员,发表在《物理评论快报》上的论文的第一作者徐昌松说:“传统的候选人只限于这两个人。”

在他们最近的工作中,U A的物理学家通过观察具有更高量子自旋数的材料,并将材料置于物理应变下以调节其磁态,极大地扩展了可能用作Kitaev量子自旋液体的材料的数量。

“突然,我们意识到可以提出几十个候选人。”徐说。

量子自旋液体由其不寻常的磁性排列来定义。磁铁有一个南极和北极,它们合起来称为偶极子。这些通常是由电子的量子自旋产生的。在磁性材料内部,偶极子往往都彼此平行(铁磁)或周期性地上下交替(反铁磁)。

在假设的量子自旋液体的情况下,偶极子的排列不是很好。相反,它们在彼此之间的一小段距离内显示出异常的顺序。不同的顺序会产生不同类型的旋转液体。

徐与中国和日本的物理学杰出教授Laurent Bellaiche及其同事一起,使用计算模型预测了碘化铬和碲化铬铬材料中的Kitaev量子自旋液态。徐说,这项工作得到了阿肯色州研究联盟和能源部的资助,将为研究人员提供更多材料来研究,以证明量子自旋液体的存在。

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